Генераторы прямоугольных импульсов: 6.3. Генераторы прямоугольных импульсов

Содержание

6.3. Генераторы прямоугольных импульсов

Генераторы прямоугольных импульсов широко используются в радиотехнике, телевидении, системах автоматического управления и вычислительной технике.

Для получения импульсов прямоугольной формы с крутыми фронтами широко применяются устройства, принцип работы которых основан на использовании электронных усилителей с положительной обратной связью. К этим устройствам относятся так называемые релаксационные генераторы – мультивибраторы, блокинг-генераторы. Эти генераторы могут работать в одном из следующих режимов: ждущем, автоколебательном, синхронизации и деления частоты.

В ждущем режиме генератор имеет одно устойчивое состояние равновесия. Внешний запускающий импульс вызывает скачкообразный переход ждущего генератора в новое состояние, которое не является устойчивым. В этом состоянии, называемом квазиравновесным, или временно устойчивым, в схеме генератора происходят относительно медленные процессы, которые в конечном итоге приводят к обратному скачку, после чего устанавливается устойчивое исходное состояние.

Длительность состояния квазиравновесия, определяющая длительность генерируемого прямоугольного импульса, зависит от параметров схемы генератора. Основными требованиями к ждущим генераторам является стабильность длительности формируемого импульса и устойчивость его исходного состояния. Ждущие генераторы применяются, прежде всего, для получения определенного временного интервала, начало и конец которого фиксируются соответственно фронтом и спадом генерируемого прямоугольного импульса, а также для расширения импульсов, для деления частоты повторения импульсов и других целей.

В автоколебательном режиме генератор имеет два состояния квазиравновесия и не имеет ни одного устойчивого состояния. В этом режиме без какого-либо внешнего воздействия генератор последовательно переходит скачком из одного состояния квазиравновесия в другое. При этом генерируются импульсы, амплитуда, длительность и частота повторения которых определяются в основном только параметрами генератора. Основным требованием, предъявляемым к таким генераторам, является высокая стабильность частоты автоколебаний. Между тем в результате изменения питающих напряжений, смены и старения элементов, воздействия других факторов (температуры, влажности, наводок и т. п.) стабильность частоты автоколебаний генератора обычно невелика.

В режиме синхронизации или деления частоты частота повторения генерируемых импульсов определяется частотой внешнего синхронизирующего напряжения (синусоидального или импульсного), подаваемого в схему генератора. Частота повторения импульсов равна или кратна частоте синхронизирующего напряжения.

Генератор периодически повторяющихся прямоугольных импульсов релаксационного типа называется мультивибратором.

Схема мультивибратора может быть реализована как на дискретных элементах, так и в интегральном исполнении.

Мультивибратор на дискретных элементах. В таком мультивибраторе используют два усилительных каскада, охваченных обратной связью. Одна ветвь обратной связи образована конденсатором и резистором, а другая – и (рис. 6.16).

Для такой схемы в определенном диапазоне частот выполняется условие самовозбуждения. Так как в цепи обратной связи имеются конденсаторы, то мультивибратор не имеет устойчивых

Рис. 6.16

состояний и обеспечивает генерирование периодически повторяющихся импульсов, форма которых близка прямоугольной.

В мультивибраторе оба транзистора могут находиться в активном режиме очень короткое время, так как в результате действия положительной обратной связи схема скачком переходит в состояние, когда один транзистор открыт, а другой закрыт.

Примем для определенности, что в момент времени транзисторVT1открыт и насыщен, а транзисторVT2закрыт (рис. 6.17). Конденсаторза счет тока, протекавшего в схеме в предшествующие моменты времени, заряжен до определенного напряжения. Полярность этого напряжения такова, что к базе транзистораVT2относительно эмиттера приложено отрицательное напряжение иVT2закрыт. Поскольку один транзистор закрыт, а другой открыт и насыщен, в схеме не выполняется условие самовозбуждения, так как коэффициенты усиления каскадов.

В таком состоянии в схеме протекают два процесса. Один процесс связан с протеканием тока перезаряда конденсатора от источника питания по цепи резистор – открытый транзистор

VT1.Второй процесс обусловлен зарядом конденсатора через резистор и базовую цепь транзистораVT1, в результате напряжение на коллекторе транзистора VT2 увеличивается (рис. 6.17). Поскольку резистор, включаемый в базовую цепь транзистора, имеет большее сопротивление, чем коллекторный резистор (), время заряда конденсатора меньше времени перезаряда конденсатора.

открыт, поскольку его база оказывается подключенной к положительному полюсу источника питания через резистор .

Базовое и коллекторноенапряжения транзистораVT1 при этом не изменяются. Это состояние схемы называется квазиустойчивым.

В момент времени по мере перезаряда конденсатора напряжение на базе транзистора VT2 достигает напряжения открывания и транзистор VT2 переходит в активный режим работы, для которого . При открывании

VT2 увеличивается коллекторный ток и соответственно уменьшается. Уменьшениевызывает снижение базового тока транзистораVT1, что, в свою очередь, приводит к уменьшению коллекторного тока . Снижение токасопровождается увеличением базового тока транзистораVT2, поскольку ток, протекающий через резистор , ответвляется в базу транзистораVT2 и .

После того как транзистор VT1 выйдет из режима насыщения, в схеме выполняется условие самовозбуждения: . При этом процесс переключения схемы протекает лавинообразно и заканчивается, когда транзистор VT2 переходит в режим насыщения, а транзистор VT1 – в режим отсечки.

В дальнейшем практически разряженный конденсатор () заряжается от источника питания по цепи резистор – базовая цепь открытого транзистора VT2 по экспоненциальному закону с постоянной времени . В результате в течение времени происходит увеличение напряжения на конденсаторе до и формируется фронт коллекторного напряжения транзистора

VT1 .

Закрытое состояние транзистора VT1 обеспечивается тем, что первоначально заряженный до напряжения конденсатор через открытый транзисторVT2 подключен к промежутку база – эмиттер транзистора VT1, чем поддерживается отрицательное напряжение на его базе. С течением времени запирающее напряжение на базе изменяется, поскольку конденсатор перезаряжается по цепи резистор – открытый транзистор VT2. В момент времени напряжение на базе транзистора VT1 достигает значения и он открывается.

В схеме снова выполняется условие самовозбуждения и развивается регенеративный процесс, в результате которого транзистор VT1 переходит в режим насыщения, а VT2 закрывается. Конденсатор оказывается заряженным до напряжения , а конденсатор практически разряжен(). Это соответствует моменту времени , с которого началось рассмотрение процессов в схеме. На этом полный цикл работы мультивибратора заканчивается, так как в дальнейшем процессы в схеме повторяются.

Как следует из временной диаграммы (рис. 6.17), в мультивибраторе периодически повторяющиеся импульсы прямоугольной формы можно снимать с коллекторов обоих транзисторов. В случае, когда нагрузка подключается к коллектору транзистора VT2, длительность импульсов определяется процессом перезаряда конденсатора , а длительность паузы – процессом перезаряда конденсатора .

Цепь перезаряда конденсатора содержит один реактивный элемент, поэтому , где;;.

Таким образом, .

Процесс перезаряда заканчивается в момент времени, когда. Следовательно, длительность положительного импульса коллекторного напряжения транзистораVT2 определяется формулой:

.

В том случае, когда мультивибратор выполнен на германиевых транзисторах, формула упрощается , поскольку .

Процесс перезаряда конденсатора , который определяет длительность паузымежду импульсами коллекторного напряжения транзистораVT2, протекает в такой же эквивалентной схеме и при тех же условиях, что и процесс перезаряда конденсатора , только с другой постоянной времени: . Поэтому формула для расчета аналогична формуле для расчета:

.

Обычно в мультивибраторе длительность импульса и длительность паузы регулируют, изменяя сопротивление резисторов и.

Длительности фронтов зависят от времени открывания транзисторов и определяются временем заряда конденсатора через коллекторный резистор того же плеча . При расчете мультивибратора необходимо выполнить условие насыщения открытого транзистора. Для транзистораVT2 без учета тока перезаряда конденсатораток. Следовательно, для транзистора

VT1 условие насыщения , а для транзистораVT2 — .

Частота генерируемых импульсов . Основным препятствием увеличения частоты генерирования импульсов является большая длительность фронта импульсов. Снижение длительности фронта импульса за счет уменьшения сопротивлений коллекторных резисторов может привести к невыполнению условия насыщения.

При большой степени насыщения в рассмотренной схеме мультивибратора возможны случаи, когда после включении оба транзистора насыщены и колебания отсутствуют. Это соответствует жесткому режиму самовозбуждения. Для предотвращения этого следует выбирать режим работы открытого транзистора вблизи границы насыщения, чтобы сохранить достаточный коэффициент усиления в цепи обратной связи, а также использовать специальные схемы мультивибраторов.

Если длительность импульса равна длительности, что обычно достигается при , то такой мультивибратор называетсясимметричным.

Длительность фронта генерируемых мультивибратором импульсов можно существенно уменьшить, если дополнительно ввести в схему диоды (рис. 6.18).

При перезаряде конденсаторов диоды VD1 и VD2 открыты и, таким образом, эти процессы протекают так же, как и в рассмотренной ранее схеме. Влияние диодов сказывается при заряде конденсаторов.

Рис. 6.18

Когда, например, закрывается транзистор VT2 и начинает увеличиваться коллекторное напряжение, то к диоду VD2 прикладывается обратное напряжение, он закрывается и тем самым отключает заряжающийся конденсатор от коллектора транзистораVT2. В результате ток заряда конденсатора протекает уже не через резистор, а через резистор . Следовательно, длительность фронта импульса коллекторного напряжения теперь определяется только процессом закрывания транзистора VT2. Аналогично работает и диод VD1 при заряде конденсатора .

Хотя в такой схеме длительность фронта существенно уменьшена, время заряда конденсаторов, которое ограничивает скважность импульсов, практически не изменяется. Постоянные времени ине могут быть уменьшены за счет снижения. Резисторв открытом состоянии транзистора через открытый диод подключается параллельно резистору .В результате при возрастает потребляемая схемой мощность.

Мультивибратор на интегральных схемах (рис. 6.19). Простейшая схема содержит два инвертирующих логических элемента ЛЭ1 и ЛЭ2, две времязадающие цепочки и и диодыVD1, VD2.

Рис. 6.19

В момент времени и на выходеЛЭ2 . В результате на вход ЛЭ1 через конденсатор , который заряжен до напряжения, подается напряжение иЛЭ1 переходит в состояние нуля . Так как напряжение на выходе ЛЭ1 уменьшилось, то конденсатор начинает разряжаться. В результате на резисторе возникнет напряжение отрицательной полярности, откроется диод VD2 и конденсатор быстро разрядится до напряжения . После окончания этого процесса напряжение на входе ЛЭ2 .

Одновременно в схеме протекает процесс заряда конденсатора и с течением времени напряжение на входе ЛЭ1 уменьшается. Когда в момент времени напряжение , ,. Процессы начинают повторяться. Опять происходит заряд конденсатора , а конденсатор разряжается через открытый диод VD1. Поскольку сопротивление открытого диода намного меньше сопротивления резисторов , и, разряд конденсаторов и происходит быстрее, чем их заряд.

Напряжение на входе ЛЭ1 в интервале времени определяется процессом заряда конденсатора :, где ;– выходное сопротивление логического элемента в состоянии единицы; ; , откуда . Когда , заканчивается формирование импульса на выходе элемента ЛЭ2, следовательно, длительность импульса

.

Длительность паузы между импульсами (интервал времени от до ) определяется процессом заряда конденсатора , поэтому

.

Длительность фронта генерируемых импульсов определяется временем переключения логических элементов.

На временной диаграмме (рис. 6.20) амплитуда выходных импульсов не меняется: , поскольку при ее построении не учитывалось выходное сопротивление логического элемента. С учетом конечности этого выходного сопротивления амплитуда импульсов будет изменяться.

Недостатком рассмотренной простейшей схемы мультивибратора на логических элементах является жесткий режим самовозбуждения и связанное с этим возможное отсутствие колебательного режима работы. Этот недостаток схемы можно исключить, если дополнительно ввести логический элемент И (рис. 6.21).

Рис. 6.21

Когда мультивибратор генерирует импульсы, то на выходе ЛЭ3 , поскольку . Однако вследствие жесткого режима самовозбуждения возможен такой случай, когда при включении напряжения источника питания из-за малой скорости нарастания напряжения ток заряда конденсаторов и оказывается небольшим. При этом падение напряжения на резисторах и может быть меньше порогового и оба элемента(ЛЭ1 и ЛЭ2) окажутся в состоянии, когда напряжения на их выходах . При таком сочетании входных сигналов на выходе элемента ЛЭ3 возникнет напряжение , которое через резистор подается на вход элемента ЛЭ2. Так как , то ЛЭ2 переводится в состояние нуля и схема начинает генерировать импульсы.

Для построения генераторов прямоугольных импульсов наряду с дискретными элементами и ЛЭ в интегральном исполнении используются операционные усилители.

поэтому напряжение на инвертирующем входе зависит не только от напряжения на выходе усилителя, но и является функцией времени, поскольку.

Процессы, протекающие в мультивибраторе, рассмотрим, начиная с момента времени (рис. 6.23), когда напряжение на выходе положительное (). При этом конденсатор в результате процессов, протекавших в предшествующие моменты времени, заряжен таким образом, что к инвертирующему входу приложено отрицательное напряжение.

Рис. 6.23

На неинвертирующем входе действует положительное напряжение . Напряжениеостается постоянным, а напряжение на инвертирующем входес течением времени увеличивается, стремясь к уровню, поскольку в схеме протекает процесс перезаряда конденсатора .

Однако пока , состояние усилителя определяет напряжение на неинвертирующем входе и на выходе сохраняется уровень .

В момент времени напряжения на входах операционного усилителя становятся равными: . Дальнейшее незначительное увеличение приводит к тому, что дифференциальное (разностное) напряжение на инвертирующем входе усилителя оказывается положительным, поэтому напряжение на выходе резко уменьшается и становится отрицательным. Так как напряжение на выходе операционного усилителя изменило полярность, то конденсатор в дальнейшем перезаряжается и напряжение на нем, а также напряжение на инвертирующем входе стремятся к .

В момент времени опять и затем дифференциальное (разностное) напряжение на входе усилителя становится отрицательным. Так как оно действует на инвертирующем входе, то напряжение на выходе усилителя скачком опять принимает значение. Напряжение на неинвертирующем входе также скачком изменяется. Конденсатор , который к моменту времени зарядился до отрицательного напряжения, опять перезаряжается и напряжение на инвертирующем входе возрастает, стремясь к . Так как при этом, то напряжение на выходе усилителя сохраняется постоянным. Как следует из временной диаграммы (рис. 6.23), в момент времени полный цикл работы схемы заканчивается и в дальнейшем процессы в ней повторяются. Таким образом, на выходе схемы генерируются периодически повторяющиеся импульсы прямоугольной формы, амплитуда которых при равна. Длительность импульсов (интервал времени) определяется временем перезаряда конденсатора по экспоненциальному закону от до с постоянной времени, где – выходное сопротивление операционного усилителя. Поскольку во время паузы (интервал ) перезаряд конденсатора происходит в точно таких же условиях, что и при формировании импульсов, то . Следовательно, схема работает как симметричный мультивибратор.

В несимметричном () мультивибраторе на операционном усилителе перезаряд конденсатора в паузе и во время формирования импульса осуществляется через различные резисторы (рис. 6.24). Когда напряжение на выходе усилителя положительное () и формируется импульс, то диодVD1 открыт и перезаряд конденсатора

Рис. 6.24

происходит с постоянной времени . При отрицательном напряжении на выходе () открыт диодVD2 и постоянная времени перезаряда конденсатора , определяющая длительность паузы, .

Ждущий мультивибратор или одновибратор имеет одно устойчивое состояние и обеспечивает генерирование прямоугольных импульсов при подаче на вход схемы коротких запускающих импульсов.

Одновибратор на дискретных элементах состоит из двух усилительных каскадов, охваченных положительной обратной связью (рис. 6.25).

транзистора VT1 зависит от коллекторного тока транзистора VT2. Такую схему называют одновибратором с эмиттерной связью. Параметры схемы рассчитываются таким образом, чтобы в исходном состоянии в отсутствие входных импульсов транзистор VT2 был открыт и насыщен, а VT1 находился в режиме отсечки. Такое состояние схемы, являющееся устойчивым, обеспечивается при выполнении условий: .

Положим, что одновибратор находится в устойчивом состоянии. Тогда токи и напряжения в схеме будут постоянными. База транзистора VT2 через резистор подключена к положительному полюсу источника питания, что в принципе обеспечивает открытое состояние транзистора. Для расчета коллекторного и базового токов имеем систему уравнений

.

Определив отсюда токи и , условие насыщения запишем в виде:

.

Если учесть, что и, тополученное выражение существенно упрощается: .

На резисторе за счет протекания токов , создается падение напряжения. В результате разность потенциалов между базой и эмиттером транзистораVT1 определяется выражением:

.

Если в схеме выполняется условие , то транзисторVT1 закрыт. Конденсатор при этом заряжен до напряжения . Полярность напряжения на конденсаторе указана на рис. 6.25.

Когда транзистор VT1 открывается, конденсатор оказывается подключенным к области база – эмиттер транзистора VT2 таким образом, что потенциал базы становится отрицательным и транзистор VT2 переходит в режим отсечки. Процесс переключения схемы носит лавинообразный характер, поскольку в это время в схеме выполняется условие самовозбуждения. Время переключения схемы определяется длительностью процессов включения транзистора VT1 и выключения транзистора VT2 и составляет доли микросекунды.

При закрывании транзистора VT2 через резистор перестают протекать коллекторный и базовый токи VT2. В результате транзистор VT1 остается в открытом состоянии даже после окончания входного импульса. В это время на резисторе падает напряжение .

Состояние схемы, когда транзистор VT1 открыт, а VT2 закрыт, является квазиустойчивым. Конденсатор через резистор , открытый транзистор VT1 и резистор оказывается подключенным к источнику питания таким образом, что напряжение на нем имеет встречную полярность. В схеме протекает ток перезаряда конденсатора , и напряжение на нем, а следовательно, и на базе транзистора VT2 стремится к положительному уровню.

Изменение напряжения носит экспоненциальный характер:, где. Начальное напряжение на базе транзистораVT2определяется напряжением, до которого первоначально заряжен конденсатор и остаточным напряжением на открытом транзисторе:

.

Предельное значение напряжения, к которому стремится напряжение на базе транзистора VT2, .

Здесь учтено, что через резистор протекает не только ток перезаряда конденсатора , но и ток открытого транзистораVT1. Следовательно, .

В момент времени напряжение достигает напряжения отпирания и транзисторVT2 открывается. Появившийся коллекторный ток создает дополнительное падение напряжения на резисторе , что приводит к уменьшению напряжения . Это вызывает уменьшение базового и коллекторноготоков и соответствующее увеличение напряжения. Положительное приращение коллекторного напряжения транзистораVT1 через конденсатор передается в цепь базы транзистора VT2 и способствует еще большему нарастанию его коллекторного тока . В схеме опять развивается регенеративный процесс, оканчивающийся тем, что транзисторVT1 закрывается, а транзистор VT2 переходит в режим насыщения. На этом процесс генерирования импульса заканчивается. Длительность импульса определяется, если положить : .

После окончания импульса в схеме протекает процесс заряда конденсатора по цепи, состоящей из резисторов , и эмиттерной цепи открытого транзистора VT2. В начальный момент базовый ток транзистораVT2 равен сумме токов заряда конденсатора : тока , ограниченного сопротивлением резистора , и тока, протекающего через резистор . По мере заряда конденсатора ток уменьшается и соответственно снижается ток базы транзистораVT2, стремясь к стационарному значению, определяемому резистором . В результате в момент открывания транзистора VT2 падение напряжения на резисторе оказывается больше стационарного значения, что приводит к увеличению отрицательного напряжения на базе транзистора VT1. Когда напряжение на конденсаторе достигает значения схема переходит в исходное состояние. Длительность процесса дозаряда конденсатора , который называется этапом восстановления, определяется соотношением .

Минимальный период повторения импульсов одновибратора , а максимальная частота . Если интервал между входными импульсами окажется меньше, то конденсатор не успеет дозарядиться и это приведет к изменению длительности генерируемых импульсов.

Амплитуда генерируемых импульсов определяется разностью напряжений на коллекторе транзистора VT2 в закрытом и открытом состояниях .

Одновибратор можно реализовать на базе мультивибратора, если одну ветвь обратной связи сделать не емкостной, а резисторной и ввести источник напряжения (рис. 6.27). Такая схема называется одновибратором с коллекторно-базовыми связями.

В исходном состоянии схемы транзистор VT1 открыт и насыщен, поскольку на его базу подается положительное напряжение через резистор . Условие насыщенного состояния выполняется, если .

Рис. 6.27

К базе транзистора VT2 приложено отрицательное напряжение и он закрыт. Конденсатор заряжен до напряжения . В случае германиевых транзисторов.

Конденсатор , исполняющий роль форсирующего конденсатора, заряжен до напряжения . Это состояние схемы является устойчивым.

При подаче на базу транзистора VT2 отпирающего импульса (рис. 6.28) в схеме начинают протекать процессы открывания транзистора VT2 и закрывания транзистора VT1.

При этом выполняется условие самовозбуждения, развивается регенеративный процесс и схема переходит в квазиустойчивое состояние. Транзистор VT1 оказывается в закрытом состоянии, поскольку за счет заряда на конденсаторе к его базе прикладывается отрицательное напряжение. Транзистор VT2 остается в открытом состоянии и после окончания входного сигнала, так как потенциал коллектора транзистора VT1 при его закрывании увеличился, и соответственно возросло напряжение на базе VT2.

Рис. 6.28

При переключении схемы формируется фронт выходного импульса, который обычно снимается с коллектора транзистора VT1. В дальнейшем в схеме протекает процесс перезаряда конденсатора .Напряжение на нем , а следовательно, и напряжение на базе транзистора VT1 изменяется по экспоненциальному закону ,где .

Когда в момент времени напряжение на базе достигает значения , транзистор VT1 открывается, напряжение на его коллекторе уменьшается и закрывается транзистор VT2. При этом формируется срез выходного импульса. Длительность импульса получим, если положить :

.

Так как , то . Длительность среза .

В дальнейшем в схеме протекает ток заряда конденсатора через резистор и базовую цепь открытого транзистораVT1. Длительность этого процесса, который определяет время восстановления схемы, .

Амплитуда выходных импульсов в такой схеме одновибратора практически равна напряжению источника питания.

Одновибратор на логических элементах. Для реализации одновибратора на логических элементах обычно используют элементы И-НЕ. Структурная схема такого одновибратора включает два элемента (ЛЭ1 и ЛЭ2 ) и времязадающую цепочку (рис. 6.29). Входы ЛЭ2 объединены, и он работает как инвертор. Выход ЛЭ2 соединен с одним из входов ЛЭ1, а на другой его вход подается управляющий сигнал.

Рис. 6.29

Чтобы схема находилась в устойчивом состоянии, на управляющий вход ЛЭ1 необходимо подать напряжение (рис. 6.30). При этом условииЛЭ2 находится в состоянии «1», а ЛЭ1 – в состоянии «0». Любая другая комбинация состояний элементов не является устойчивой. В таком состоянии схемы на резисторе имеется некоторое падение напряжения, которое обусловлено током ЛЭ2, протекающим в

Рис. 6.30

его входной цепи. Схема генерирует прямоугольный импульс при кратковременном уменьшении (момент времени ) входного напряжения. Через интервал времени, равный(не показан на рис. 6.29), на выходеЛЭ1 напряжение увеличится. Этот скачок напряжения через конденсатор передается на вход ЛЭ2. Элемент ЛЭ2 переключается в состояние «0». Таким образом, на входе 1 ЛЭ1 через интервал времени начинает действовать напряжение и этот элемент останется в состоянии единицы, если даже по истечении времени напряжениеопять станет равно логической «1». Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы длительность входного импульса.

По мере заряда конденсатора выходной ток ЛЭ1 уменьшается. Соответственно уменьшается падение напряжения на : . Одновременно несколько увеличивается напряжение, стремясь к напряжению, которое при переключенииЛЭ1 в состояние «1» было меньше за счет падения напряжения на выходном сопротивлении ЛЭ1. Это состояние схемы является временно устойчивым.

В момент времени напряжение достигает пороговогои элементЛЭ2 переключается в состояние «1». На вход 1 ЛЭ1 подается сигнал и он переключается в состояние лог. «0». При этом конденсатор , который в интервале времени от до зарядился, начинает разряжаться через выходное сопротивление ЛЭ1 и диод VD1. По истечении времени , определяемого процессом разряда конденсатора , схема переходит в исходное состояние.

Таким образом, на выходе ЛЭ2 генерируется импульс прямоугольной формы. Длительность его, зависящая от времени уменьшения до, определяется соотношением, где– выходное сопротивлениеЛЭ1 в состоянии «1». Время восстановления схемы , где – выходное сопротивление ЛЭ1 в состоянии «0»; – внутреннее сопротивление диода в открытом состоянии.

Одновибратор на операционном усилителе. Устойчивое состояние одновибратора на операционном усилителе обеспечивается включением параллельно конденсатору диода VD (рис. 6.31).

При отрицательном напряжении на выходе () диодVD открыт

Рис. 6.31

и напряжение на инвертирующем входе невелико: , гдепадение напряжения на диоде в открытом состоянии. На неинвертирующем входе напряжение также постоянное:, и так как, то на выходе поддерживается неизменное напряжение.

При подаче в момент времени входного импульса положительной полярности амплитудой напряжение на неинвертирующем входе становится больше напряжения на инвертирующем входе и выходное напряжение скачком становится равным . При этом также скачком увеличивается напряжение на неинвертирующем входе до. Одновременно диод VD закрывается, конденсатор начинает заряжаться и на инвертирующем входе растет положительное напряжение (рис. 6.32). Пока на выходе сохраняется напряжение . В момент времени при происходит изменение полярности выходного напряжения и напряжение на неинвертирующем входе принимает исходное значение, а напряжение начинает уменьшаться по мере разряда конденсатора .

Так как , то .

Время восстановления схемы определяется длительностью процесса разряда конденсатора от до и с учетом принятых допущений .

Генераторы на операционных усилителях обеспечивают формирование импульсов амплитудой до десятков вольт; длительность фронтов зависит от полосы частот операционного усилителя и может составлять доли микросекунды.

Блокинг-генератором называется генератор импульсов релаксационного типа в виде однокаскадного усилителя с положительной обратной связью, создаваемой с помощью трансформатора. Блокинг-генератор может работать в ждущем и автоколебательном режимах.

Ждущий режим работы блокинггенератора. При работе в ждущем режиме схема имеет одно устойчивое состояние и генерирует импульсы прямоугольной формы, когда на вход поступают запускающие импульсы. Устойчивое состояние блокинг-генератора на германиевом транзисторе осуществляется путем включения источника смещения в базовую цепь. При использовании кремниевого транзистора источник смещения не требуется, поскольку транзистор при нулевом напряжении на базе закрыт (рис. 6.33).

Положительная обратная связь в схеме проявляется в том, что при нарастании тока в первичной (коллекторной) обмотке трансформатора, т. е. коллекторного тока транзистора (), во вторичной (базовой) обмотке индуцируется напряжение такой полярности, что потенциал базы увеличивается. И, наоборот, при

Рис. 6.33

базовое напряжение уменьшается. Такая связь реализуется путем соответствующего подключения начала обмоток трансформатора (на рис. 6.33, показаны точками).

В большинстве случаев трансформатор имеет третью (нагрузочную) обмотку, к которой подключается нагрузка .

Напряжения на обмотках трансформатора и токи, протекающие в них, связаны между собой следующим образом: ,,,где,– коэффициенты трансформации;– число витков первичной, вторичной и нагрузочной обмоток соответственно.

Пренебрегая паразитными элементами импульсного трансформатора для определения условия самовозбуждения и расчета параметров импульсного процесса, заменим трансформатор индуктивностью намагничивания и пересчитаем сопротивления вторичной и нагрузочной обмоток в цепь первичной обмотки;. Тогда коллекторный ток транзистора, где– ток намагничивания трансформатора; – приведенный ток базовой цепи; – приведенный ток нагрузки. Полученное соотношение называется уравнением токов блокинг-генератора.

Длительность процесса включения транзистора настолько мала, что за это время ток намагничивания практически не нарастает (). Поэтому уравнение токов при анализе переходного процесса включения транзистора упрощается:.

тока базы и действительного тока, протекающего в цепи базы транзистора,.

Таким образом, первоначальное изменение тока базы в результате процессов, протекающих в схеме, приводит к дальнейшему изменению этого тока, и если, то процесс изменения токов и напряжений носит лавинообразный характер. Следовательно,условие самовозбуждения блокинг-генератора: .

В отсутствие нагрузки () это условие упрощается:. Так как, то условие самовозбуждения в блокинг-генераторе выполняется довольно легко.

Процесс открывания транзистора, сопровождающийся формированием фронта импульса, заканчивается, когда он переходит в режим насыщения. При этом перестает выполняться условие самовозбуждения и в дальнейшем формируется вершина импульса. Так как транзистор насыщен: , то к первичной обмотке трансформатора оказывается приложенным напряжениеи приведенные базовый ток, а также ток нагрузки , оказываются постоянными. Ток намагничивания при формировании вершины импульса может быть определен из уравнения , откуда при нулевых начальных условиях получим .

Таким образом, ток намагничивания в блокинг-генераторе, когда транзистор насыщен, нарастает во времени по линейному закону. В соответствии с уравнением токов также по линейному закону увеличивается коллекторный ток транзистора .

С течением времени степень насыщения транзистора уменьшается, так как базовый ток остается постоянным , а коллекторный ток нарастает. В некоторый момент времени коллекторный ток увеличивается настолько, что транзистор переходит из режима насыщения в активный режим и опять начинает выполняться условие самовозбуждения блокинг-генератора. Очевидно, что длительность вершины импульса определяется временем, в течение которого транзистор находится в режиме насыщения. Границе режима насыщения соответствует условие . Следовательно,.

Отсюда получаем формулу для расчета длительности вершины импульса:

.

Ток намагничивания во время формирования вершины импульса увеличивается и в момент окончания этого процесса, т. е. при , достигает значения .

Так как к первичной обмотке импульсного трансформатора при формировании вершины импульса приложено напряжение источника питания , то амплитуда импульса на нагрузке .

При переходе транзистора в активный режим происходит уменьшение коллекторного тока . Во вторичной обмотке индуцируется напряжение, приводящее к уменьшению напряжения и тока базы, что, в свою очередь, вызывает дальнейшее снижение коллекторного тока. В схеме развивается регенеративный процесс, в результате которого транзистор переходит в режим отсечки и формируется срез импульса.

Протекающий лавинообразно процесс закрывания транзистора имеет столь малую длительность, что ток намагничивания за это время практически не изменяется и остается равным . Следовательно, к моменту закрывания транзистора в индуктивности запасена энергия . Эта энергия рассеивается только в нагрузке, так как коллекторная и базовая цепи закрытого транзистора оказываются разомкнутыми. Ток намагничивания при этом уменьшается по экспоненте: , где– постоянная времени. Протекающий через резистор ток создает обратный выброс напряжения на нем, амплитуда которого , что также сопровождается всплеском напряжения на базе и коллекторе закрытого транзистора . Воспользовавшись найденным ранее соотношением для, получим:

,

.

Процесс рассеяния запасенной в импульсном трансформаторе энергии, определяющий время восстановления схемы , заканчивается через интервал времени , после чего схема переходит в исходное состояние. Дополнительный всплеск коллекторного напряжения может быть значительным. Поэтому в схеме блокинг-генератора принимаются меры к снижению величины , для чего параллельно нагрузке или в первичную обмотку включают демпфирующую цепь, состоящую из диода VD1 и резистора , сопротивление которого (рис. 6.33). При формировании импульса диод закрыт, так как к нему приложено напряжение обратной полярности, и демпфирующая цепь не оказывает влияния на процессы в схеме. Когда при закрывании транзистора в первичной обмотке возникает всплеск напряжения, то к диоду прикладывается прямое напряжение, он открывается и ток протекает через резистор . Так как , то всплеск коллекторного напряжения и обратный выброс напряжения на существенно уменьшаются. Однако при этом возрастает время восстановления: .

Не всегда последовательно с диодом включают резистор , и тогда амплитуда всплеска оказывается минимальной, но увеличивается его длительность.

При анализе процессов в блокинг-генераторе не учитывались паразитные параметры схемы, в частности суммарная емкость транзистора и импульсного трансформатора . Наличие этой емкости, во-первых, приводит к увеличению длительности фронта и среза импульса и, во-вторых, оказывает влияние на процесс восстановления схемы. В зависимости от сопротивления спад тока намагничивания с учетом емкости может носить либо колебательный, либо апериодический характер. При колебательном режиме возможно появление открывающего напряжения на базе транзистора и срабатывание схемы в отсутствие входного сигнала. Поэтому при расчете демпфирующей цепи исходят из условия обеспечения апериодического режима, которое имеет вид .

Автоколебательный режим работы блокинггенератора. Для реализации автоколебательного режима работы блокинг-генератора в базовую цепь транзистора включают резисторно – емкостную цепь (рис. 6.35). Такая схема не имеет устойчивых состояний и обеспечивает генерирование периодически повторяющихся прямоугольных

Рис. 6.35

импульсов. Процессы, протекающие в схеме, рассмотрим, начиная с момента времени , когда напряжение на конденсаторедостигает значенияи транзистор откроется (рис. 6.36).

Как и при работе в ждущем режиме, в схеме развивается регенеративный процесс, в результате транзистор переходит в режим насыщения и начинается процесс формирования вершины импульса. При этом наряду с увеличением по линейному закону тока намагничивания протекает свойственный только автоколебательному режиму работы блокинг-генератора процесс заряда конденсатора базовым током насыщенного транзистора.

Рис. 6.36

Поскольку напряжение на вторичной (базовой) обмотке во время формирования вершины импульса остается постоянным , то по мере заряда конденсатора базовый ток уменьшается по экспоненциальному закону, где– сопротивление области база – эмиттер насыщенного транзистора;– постоянная времени.

В соответствии с уравнением токов коллекторный ток транзистора определяется выражением .

Из приведенных соотношений следует, что в автоколебательном блокинг-генераторе во время формирования вершины импульса изменяются и базовый и коллекторный токи. Как видно, базовый ток с течением времени уменьшается. Коллекторный ток в принципе может и нарастать, и уменьшаться. Все зависит от соотношения между первыми двумя слагаемыми последнего выражения. Но если даже коллекторный ток и уменьшается, то медленнее, чем базовый ток. Поэтому при уменьшении базового тока транзистора наступает момент времени , когда транзистор выходит из режима насыщения и процесс формирования вершины импульса заканчивается. Таким образом, длительность вершины импульса определяется соотношением. Тогда можно записать уравнение токов для момента окончания формирования вершины импульса:

.

После некоторых преобразований имеем . Полученное трансцендентное уравнение можно упростить при условии. Воспользовавшись разложением в ряд экспоненты и ограничившись первыми двумя членами, получим формулу для расчета длительности вершины импульса, где.

Во время формирования вершины импульса за счет протекания базового тока транзистора напряжение на конденсаторе изменяется и к моменту закрывания транзистора оно становится равным. Подставив в это выражение значение и проинтегрировав, получим:

.

При переходе транзистора в активный режим работы снова начинает выполняться условие самовозбуждения и в схеме протекает лавинообразный процесс его закрывания. Как и в ждущем блокинг-генераторе, после закрывания транзистора протекает процесс рассеяния запасенной в трансформаторе энергии, сопровождающийся появлением всплесков коллекторного и базового напряжений. После окончания этого процесса транзистор продолжает находиться в закрытом состоянии благодаря тому, что к базе прикладывается отрицательное напряжение заряженного конденсатора . Это напряжение не остается постоянным, поскольку в закрытом состоянии транзистора через конденсатор и резистор протекает ток перезаряда от источника питания . Поэтому по мере перезаряда конденсатора напряжение на базе транзистора увеличивается по экспоненциальному закону , где.

Когда напряжение на базе достигает значения , транзистор открывается и опять начинается процесс формирования импульса. Таким образом, длительность паузы, определяемая временем нахождения транзистора в закрытом состоянии, может быть рассчитана, если положить. Тогда получим.Для блокинг-генератора на германиевом транзисторе полученная формула упрощается, поскольку .

Блокинг-генераторы имеют высокий коэффициент полезного действия, так как в паузе между импульсами ток от источника питания практически не потребляется. По сравнению с мультивибраторами и одновибраторами они позволяют получить большую скважность и меньшую длительность импульсов. Важным достоинством блокинг-генераторов является возможность получения импульсов, амплитуда которых больше напряжения источника питания. Для этого достаточно, чтобы коэффициент трансформации третьей (нагрузочной) обмотки . В блокинг-генераторе при наличии нескольких нагрузочных обмоток можно осуществить гальваническую развязку между нагрузками и получать импульсы разной полярности.

Схема блокинг-генератора не реализуется в интегральном исполнении из-за наличия импульсного трансформатора.

ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

   В один прекрасный день мне понадобился срочно генератор прямоугольных импульсов со следующими характеристиками:

Питание: 5-12в



Частота: 5Гц-1кГц.



Амплитуда выходных импульсов не менее 10в


Ток: около 100мА.

   За основу был взят мультивибратор, он реализован на трех логических элементах микросхемы 2И-НЕ. Принцип которого при желании можно прочитать в Википедии. Но генератор сам по себе дает инверсный сигнал, что подтолкнуло меня применить инвертор (это 4-й элемент). Теперь мультивибратор дает нам импульсы положительного тока. Однако у мультивибратора нет возможности регулирования скважности. Она у него автоматически выставляется 50%. И тут меня осенило поставить ждущий мультивибратор реализованный на двух таких же элементах (5,6), благодаря которому появилась возможность регулировать скважность. Принципиальная схема на рисунке: 

   Естественно, предел указанный в моих требованиях не критичен. Все зависит от параметров С4 и R3 – где резистором можно плавно изменять длительность импульса. Принцип работы так же можно прочитать в википедии. Далее: для высокой нагрузочной способности был установлен эммитерный повторитель на транзисторе VT-1. транзистор применен самый распостранненый типа КТ315. резисторов R6 служит для ограничения выходного тока и зашита от перегорания транзистора в случае КЗ .

   Микросхемы можно применять как ТТЛ , так и КМОП. В случае применения ТТЛ сопротивление R3 не более 2к. потому что: входное сопротивление этой серии приблизительно равно 2к. лично я использовал КМОП К561ЛА7 (она же CD4011) – два корпуса питание до 15в.

   Отличный вариант для использования как ЗГ для какого ни будь преобразователя. Для использования генератора среди ТТЛ – подходят К155ЛА3, К155ЛА8 у последней коллекторы открыты и на выхода нужно вешать резисторы номиналом 1к.


   При правильной сборке схемы, генератор заводится незамедлительно. Схема настолько проста, что ее может повторить даже малограмотный школьник, не вникая в принцип работы схемы. Удачи… Автор схемы: товарищ bvz.

   Форум по микросхемам

   Форум по обсуждению материала ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ



SMD ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.


MINILED И MICROLED ДИСПЛЕИ

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры — краткий обзор и сравнение технологий.


NS047, Генератор прямоугольных импульсов 250Гц-16кГц — набор для пайки, Мастер Кит

Описание

Наборы для сборки

Генератор предназначен для формирования импульсов прямоугольной формы с частотой 250 — 16000 Гц. Питание схемы осуществляется источником постоянного напряжения 5 — 15 В при максимальном токе потребления 50 мА.

Для Вашей домашней радио лаборатории незаменимым помощником в настройке усилителей звуковых частот и других схем может стать генератор прямоугольных импульсов. Схема генератора очень простая, поэтому собрать его Вы сможете за несколько минут, а использовать на протяжении многих лет.

Технические характеристики.
Частота формируемых импульсов: 250 — 16000 Гц.
Форма импульсов: прямоугольная.
Напряжение питания: 5 — 15 В.
Амплитуда выходного сигнала (определяется напряжением питания): 5 — 15 В.
Максимальный ток потребления: 50 мА.
Размеры печатной платы: 59х37 мм.

Описание работы.
Генератор низкой частоты выполнен на базе таймера NE555 (DA2) с перестраиваемой частотой генерации в указанном диапазоне. Выходной сигнал – прямоугольной формы. Частотозадающие элементы таймера – R3, R4, R5 и C4. Перестройка частоты осуществляется потенциометром R2. На ИМС DA1 выполнен стабилизатор напряжения питания схемы генератора. Емкости С1,С2 и С3 – фильтрующие, по питанию. Уровень выходного сигнала регулируется потенциометром R6. Переключатель SW1 предназначен для включения-выключения устройства. Светодиод HL1 индицирует работу генератора.
Источник питания подключается к контактам X1 (+) и X2 (-).
Сигнал НЧ снимается с контактов X3 (+) и X4 (-).

Конструкция.
Конструктивно устройство выполнено на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 59х37 мм. Конструкция предусматривает установку платы в корпус, для этого имеются монтажные отверстия по краям платы под винты Ø3 мм.

Правильно собранное устройство в настройке не нуждается.

Технические параметры

Техническая документация

Видео

1:42

Простой Генератор прямоугольных импульсов — MBS Electronics

Программа для расчета простого мультивибратора на микросхеме CD4011

В радиолюбительской практике очень часто бывает необходимо собрать простой и дешевый генератор импульсов. Проще всего собрать его на одной из самых распространённых КМОП микросхем типа CD4011 (советский аналог К561ЛА7). Такой генератор импульсов можно использовать в различных импульсных устройствах, таких как преобразователи напряжения, тестеры для проверки различных радиосхем, генераторы для прозвони электрических цепей и т.д.

Микросхема CD4011 очень дешева. Набор из 10 штук стоит в районе $1

Микросхема CD4011 входит в состав очень распространенной и очень старой 4000-й серии микросхем (в СССР это серия К561). 4011 — это наверно самая распространенная среди радиолюбителей микросхема данной серии, так как содержит в одном корпусе четыре логических элемента 2И-НЕ (NAND). А как известно из теории цифровой техники, на логических элементах 2И-НЕ можно построить абсолютно любые более сложные логические схемы, то есть элемент NAND представляет собой универсальный «кирпичик» цифровой техники.

Микросхема CD4011 очень удобна тем, что работает в относительно широком диапазоне питающих напряжений. Теоретически, работоспособность сохраняется при изменении напряжения питания от 3 до 18 вольт. Но в реальных схемах желательно использовать эти микросхемы при напряжении питания не ниже 5 и не выше 15 вольт. Из недостатков серии 4000 — не очень высокое быстродействие. Реальная граничная рабочая частота зависит от напряжения питания. При максимальном напряжении рабочая частота не выше 10..15 мегагерц. При напряжении питания 3..5 вольт — это примерно 2 — 3 мегагерца. Тем не менее для многих применений этого вполне достаточно. Мне нравится использовать генератор прямоугольных импульсов на этой микросхеме в дешевых повышающих преобразователях напряжения для управления ключевым MOSFET транзистором. Мультивибратор на логической микросхеме обеспечивает лучшую форму выходных прямоугольных импульсов, чем например известная схема мультивибратора на двух транзисторах, и кроме того, содержит меньше деталей.

Распиновка микросхемы CD4011 (К561ЛА7)

Генератор прямоугольных импульсов на 4011. Схема 1

Это первый вариант схемы мультивибратора на чипе 4011. Она использует 3 элемента из четырех, входящих в состав микросхемы. С указанными номиналами C1 и R1 и при напряжении питания 5 В частота импульсов на выходе — примерно 10 кГц. Рассчитать генератор на другую частоту можно с помощью небольшой программы — калькулятора, о которой речь пойдет чуть позже.

Генератор прямоугольных импульсов на 4011. Схема 2

Второй вариант схемы использует только 2 логических элемента из четырех. Стабильность работы первой схемы несколько выше. Также частот генерации обеих схем в некоторой степени зависит от напряжения питания. При изменении напряжения питания от 5 до 15 вольт выходная частота увеличивается примерно на 10 процентов.

Программа для расчета элементов мультивибратора на микросхеме 4011 (К561ЛН7)

Для расчета номиналов резистора и конденсатора мультивибратора в зависимости от заданной частоты импульсов написал маленькую программу. Программа написана в бесплатной среде программирования Lazarus 2.2.0

Радиокнопками Type1 и Type2 вы можете выбрать первый или второй вариант схемы генератора.

В Поле F= задаем нужную частоту в килогерцах (можно использовать дробные значения.

В полях R= и C= можно задать желаемое сопротивление резистора в килоомах или емкость конденсатора в пикофарадах.

поле Vdd позволяет выбрать напряжение питания мультивибратора. От этого напряжения в некоторой степени зависит частот на выходе схемы. Можно выбрать напряжение от 5 до 15 вольт с шагом в 1В.

Что будет вычислено в итоге, зависит от того, какую кнопку вы нажмете. Если нажать Calculate C то будет вычислена емкость конденсатора. Если нажать Calculate R то программа посчитает сопротивление резистора. Результат вычисления будет подсвечен зеленым цветом до следующего ввода нового значения.

В мультивибраторе по этим схемам не рекомендуется использовать резистор сопротивлением менее 10 кОм. Расчет с помощью программы приблизительный и ориентировочный. Программа позволяет вам выбрать примерные отправные значения емкости и сопротивления. Подгонять частоту нужно в реальном устройстве точным подбором сопротивления резистора или емкости конденсатора.

Скачать программу расчета мультивибратора можно по этой ссылке…



Пример использования мультивибратора на микросхеме 4011

На рисунке ниже приведена схема простого преобразователя постоянного напряжения на выходное напряжение 90 — 120 В

Генератор прямоугольных импульсов здесь выполнен по первой схеме и работает на частоте 2.5 — 3 кГц. Частоту можно настроить подбором резистора R1 или/и конденсатора C1.

Четвертый логический элемент D1.4 используется как буфер между генератором импульсов и затвором ключевого транзистора VT1. В качестве этого транзистора можно использовать любой MOSFET, рассчитанный на напряжение, не меньшее чем выходное напряжение преобразователя.

Катушку L1 (дроссель) я намотал на ферритовой «гантельке» от катушки, выпаянной из старого электронного балласта для люминесцентной лампы. Намотка проводом диаметром 0.1мм до заполнения «гантельки».

Выходное напряжение зависит от напряжения питания а также от частоты импульсов на выходе мультивибратора. При попадании частоты в резонанс катушки (и ёмкости монтажа) напряжение значительно возрастает. В моем случае это была частота в районе 2.5 кГц. При этом напряжение было примерно 130 вольт. При увеличении частоты до 4..5 кГц выходное напряжение было в районе 65 — 80 вольт. Индуктивность катушки на «Гантельке» получилась равной 5mH. Индуктивность можно измерить вот этим прибором.

Генератор импульсов с регулировкой скважности

При необходимости схему 1 можно легко преобразовать в генератор импульсов с регулировкой скважности. Для этого потребуется добавить переменный (или подстроечный) резистор и два диода. Переменным резистором можно будет изменять скважность прямоугольных импульсов на выходе генератора.

Схема генератора импульсов на CD4011 с регулировкой скважности

Visits: 3205 Total: 237784

Генераторы прямоугольных импульсов

Классификация генераторов импульсов. Автоколебательные генераторы

Определение 1

Генератор импульсов — это устройство, которое способно создавать волны определенной формы.

Определение 2

Генератор прямоугольных импульсов — это генератор, который используется для получения колебаний прямоугольной формы.

В настоящее время существует большое разнообразие генераторов импульсов, которые могут классифицироваться по следующим признакам:

  1. Выходная последовательность основных импульсов – кодовые комбинации, одиночные импульсы, кодовые пакеты, парные импульсы и т.п.
  2. Количество каналов – одноканальные и многоканальные.

Генераторы прямоугольных импульсов широко используются в телевидении, технике, радиотехнике, системах автоматического управления. В данных генераторах, в отличии от генераторов гармонических колебаний, используется цепь обратного порядка, и активный элемент функционирует в нелинейном режиме. В зависимости от режима работы различают два основных вида генераторов прямоугольных импульсов:

  1. Автоколебательные мультивибраторы
  2. Ждущие мультивибраторы.

Пример схемы автоколебательного мультивибратора изображена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема автоколебательного мультивибратора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Активным элементом автоколебательного мультивибратора является инвертирующий триггер Шмитта, который реализован на операционном устройстве и двух резисторах (R1 и R2). Функция третьего резистора и конденсатора заключается в формировании времязадающей цепи, которая определяет продолжительность формируемых сигналов. Операционный усилитель в данном случае охвачен связью R1 — R2 и находится в режиме насыщения, поэтому напряжение на выходе равняется напряжению насыщения (Uвых = Uнас). Переключение операционного усилителя из положительного насыщения в отрицательное или обратно происходит в том случае, когда напряжение, сформированное на инвертирующем входе, достигает отрицательного или положительного порога срабатывания – –BUнас или Buнас. В данном случае B – коэффициент обратной связи, который рассчитывается по следующей формуле:

Готовые работы на аналогичную тему

$В = R1 / (R2 + R1)$

Передаточная характеристика триггера Шмитта изображена на рисунке ниже.

Рисунок 2. Передаточная характеристика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рассмотрим работу автоколебательного мультивибратора, при условии, что t = 0, Uвых = +Uнас, при этом напряжение конденсатор — Uc(0)

В момент времени t1 напряжение достигает величины Buнас, а операционный усилитель переключается в отрицательное насыщение. Выходное напряжение становится равным отрицательному напряжению насыщения, и начинается перезарядка конденсатора, напряжение Uс(t) изменяется по следующему закону:

Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В момент времени t2 напряжение равно –Вuнас, и операционный усилитель переключается в положительное насыщение. Затем данный процесс повторяется. Временные диаграммы напряжений Uc(t) и Uвых(t) изображены на рисунке ниже

Рисунок 4. Временные диаграммы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Ждущие мультивибраторы

Определение 3

Ждущий мультивибратор — это генератор прямоугольных импульсов, который предназначен для получения одиночных импульсов установленной длительности.

Пример схемы ждущего мультивибратора изображен на рисунке ниже.

Рисунок 5. Схема ждущего мультивибратора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Импульс на выходе ждущего мультивибратора возникает в результате подачи на вход специального запускающего сигнала. Так как на его входе подключена дифференциальная цепь, то продолжительность и форма этого сигнала могут быть произвольными.

Устойчивое состояние ждущего мультивибратора достигается за счет включения диода (VD) параллельно первому конденсатору. Когда достигается состояние, при котором Uвых = -Uнас, диод открывается и напряжение конденсатора пстановится римерно равно 0,7В. Дифференциальное напряжение на входе операционного устройства отрицательно, а схема находится в устойчивом состоянии. В случае подачи на вход импульса положительной полярности в момент времени t1 напряжение на операционном устройстве становится положительным, и он переключается в состояние положительного насыщения. Когда напряжение на инвертирующем входе усилителя достигает отметки Buнас, на усилителе напряжение становится отрицательным, и он переключается в состояние отрицательного насыщения, напряжение на конденсаторе начинается снижаться. В тот момент, когда напряжение достигает отметки -0,7В, диод открывается, и схема опять оказывается в устойчивом положении. Временные диаграммы для ждущего мультивибратора изображены на рисунке ниже.

Рисунок 6. Временные диаграммы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Продолжительность импульса, который формируется на выходе ждущего мультивибратора, определяется по следующей формуле:

$tи = t1 — t2 = R3 * C1ln((R1 + R2) / R1)$

Время, которое необходимо для восстановления устойчивого состояния рассматриваемой схемы (время релаксации), рассчитывается следующим образом:

$tp = R3 * C1ln((2R1 + R2) / (R1 + R2))$

Генератор прямоугольных импульсов — Справочник химика 21


    Рпс. .15. Схема генератора прямоугольных импульсов на транзисторах. [c.157]     Простые схемы генераторов прямоугольных импульсов описаны . [c.198]

    Ультразвуковой импульс, возбужденный излучателем, проходит через иммерсионную жидкость и исследуемый образец 4 и поступает на приемный пьезопреобразователь 5. В приемном пьезопреобразователе вследствие прямого пьезоэффекта возникает электрический радиоимпульс, который через аттенюатор 6 поступает на широкополосный усилитель 7 и затем через детектор 8 или минуя его — на вход электронного осциллографа 9. Одновременно для измерения скорости ультразвука на вход аттенюатора подается видеоимпульс со второго канала генератора прямоугольных импульсов 1, задержанный относительно зондирующего импульса на время, равное времени пробега ультразвукового импульса в образце и передающей среде. [c.82]

    Еще одна разновидность потенциостатического метода — циклические потенциостатические измерения. Схема установки приведена на рис. 73. Здесь изменение постоянной составляющей напряжения достигается с помощью генератора прямоугольных импульсов /. Напряжение этого генератора является программирующей составляющей потенциостата, с которого снимается пропускаемый через ячейку ток. Ток меняется так, что разность потенциалов между электродом сравнения и исследуемым электродом становится равной напряжению, поступающему от генератора. В том случае, когда электродом сравнения служит твердый платиновый электрод, т. е. один из электродов ячейки, потенциостат подключается, как показано пунктиром на рис. 73. [c.313]

    Для наладки усилителя может быть использован генератор прямоугольных импульсов, например типа 26И. От этого генератора можно получать прямоугольные импульсы различной амплитуды, длительности и с различной частотой следования (скважностью). Прибор имеет электронно-лучевую трубку, на экране которой можно наблюдать форму импульсов на входе и выходе усилителя. [c.138]


    Аппаратура. Упрощенная структурная схема дефектоскопа для контроля рассматриваемым методом (МСК-дефектоскопа) показана на рис. 2.108. Генератор / прямоугольных импульсов питает электромагнитный ударный вибратор 2 преобразователя 3. Находящийся в общем корпусе с вибратором 2 микрофон 4 преобразует возбужденный в ОК свободно затухающий акустический импульс в электрический сигнал. Последний поступает на усилитель 5, соединенный с работающим в реальном масштабе времени спектроанализатором 6. Полученный спектр после обработки в блоке 7 индицируется на индикаторе 8. [c.298]

    В качестве синхронизирующего генератора (рис. 95) в приборе используется генератор синусоидальных колебаний (Лд) генератором прямоугольных импульсов является мультивибратор Генератором развертки служит разрядная лампа (Лд). Лампы Л , Л , Л о, Л х представляют широкополосный усилитель Л.,—калибратор. Питание анодов ламп синхронизирующего генератора и усилителя осуществляется от электронного стабилизатора напряжения (Л д, Л ). [c.173]

    Пример 1.2. Рассчитать генерируемый потенциостатом средний ток (/з) зарядки двойного слоя, если потенциал изменяется на 0,05 в с помощью ручного переключения за = 0,1 сек с помощью специального задатчика — генератора прямоугольных импульсов — за Дг 2 = Ю» сек. [c.14]

    Усилитель постоянного тока потенциостата П-5827 представляет собой трехкаскадный дифференциальный усилитель с симметричным входом и выходом. Напряжение от ЭС (или напряжение с резистора Множитель тока при работе в режиме гальваностата) подается на один из входов, напряжение от задатчика потенциала— на другой. Это позволяет использовать задатчик потенциала с заземленным нулевым проводом и снизить таким путем фон переменного тока. Имеется возможность использовать в задатчике потенциала электронную развертку потенциала. Ко второму входу (через специальные клеммы Внешняя развертка ) можно подключить различного типа электронные задатчики (например, программный задатчик потенциала или генератор прямоугольных импульсов), не нарушая нормальной работы потенциостата. [c.70]

    Во-первых, можно скачком изменять потенциал — от исходного до заданного значения — и регистрировать ток в начальный момент времени (после завершения зарядки двойного слоя). Изменяя величину сдвига потенциала в серии опытов, можно найти зависимость i = /(ф) для одного и того же (исходного) состояния поверхности ИЭ. Если нежелательные процессы являются медленными, например проявляются лишь спустя время 1 сек, то изменять потенциал можно даже вручную — с помощью переключателя эталонных источников напряжения. В противном случае необходимо на исходный потенциал накладывать импульс потенциала с достаточной крутизной фронта, используя в качестве задатчика потенциала генератор прямоугольных импульсов. [c.157]

    Этот второй видеоимпульс (импульс сравнения) формируется таким образом, что его амплитуда и длительность совпадают с амплитудой и длительностью первой полуволны ультразвукового импульса, прошедшего через иммерсионную жидкость и образец, однако по фазе они противоположны. В результате сложения импульса сравнения и первой полуволны прошедшего ультразвукового импульса на экране осциллографа получается нулевая линия. Время задержки Тз импульса сравнения отсчитывается по шкале двухканального генератора прямоугольных импульсов, имеющего калиброванную задержку с точностью до 0,01 мксек. [c.82]

    Схема простого генератора прямоугольных импульсов приведена на рис. У.16. Рабочий диапазон генератора 20 гц—А0,5 кгц разбит на пять поддиапазонов 20—200 гц 90—400 гц 390 гц— 3,3 кгц 2,6—12,5 кгщ 7,1—40,5 кгц. Генератор собран на лампе по схеме с заземленной сеткой (левый триод). Смена поддиапазонов производится подключением емкостей С,,. Плавная регулировка [c.158]

    После проверки режима работы ламп производят наладку прибора. Наладку удобно производить с помощью осциллографа и звукового генератора, если схема работает на низкой частоте, или генератора радиочастот (например, ГСС-6), если схема работает на радиочастотах. Для проверки и наладки широкополосных усилителей применяют генераторы прямоугольных импульсов (например, 26И) и импульсные осциллографы (например, 25И). Осциллограф подключают к выходу прибора или к месту подключения детектора, если сигнал на выходе прибора выпрямляется. Вход прибора, к которому в рабочем режиме подключается датчик, закорачивают. Таким образом можно определить величину помех на выходе прибора за счет наводки от сети, а также установить, не самовозбуждается ли схема за счет паразитных связей между каскадами. Фон за счет наводок от сети устраняется, как было указано выше. [c.72]

    Для наладки усилителя может быть использован генератор прямоугольных импульсов, например типа 26И. От этого генератора можно получать прямоугольные импульсы различной ампли- [c.102]

    С помощью потенциометра измеряют потенциал исследуемого электрода через каждые 15 мин, пока он не достигнет постоянного значения при заданной плотности тока (допускается изменение потенциала не более 1—2 мВ за 10 мин). Когда установится постоянное значение потенциала, но не ранее, чем через час после начала пропускания водорода в сосуд А, включают и подготавливают к работе, согласно инструкциям, осциллограф и генератор прямоугольных импульсов. В исходном состоянии на генераторе устанавливают вид запуска — внешний длительность импульса — 5—10 мсек амплитуду импульса / o полярность импульса выбирают такой, чтобы импульс увеличивал плотность катодного тока в поляризующей цепи. [c.93]


    Генератор прямоугольных импульсов на электронных лампах [c.158]

    Видоизмененный циклический гальваностатический метод, когда на ячейку подается прямоугольный импульс тока, позволяет определять значения Кр, на порядок превосходящие величины, определяемые одноимпульснкми потенциостатическим и гальваностатическим методами. Аппаратура циклического гальваностатического метода аналогична аппаратуре обычного гальваностатического метода, только генератор постоянных импульсов здесь заменяют генератором прямоугольных импульсов. Кривые Аф—/, получаемые при включении тока, называют кривыми включения. Несомненное преимущество — кратковременность эксперимента. [c.45]

    Рнс. У.16. Схема генератора прямоугольных импульсов на электронных лампах. [c.158]

    Принципиальная схема прибора приведена на рис. 1.13. Генератор прямоугольных импульсов собран на двух триодах и представляет собой усилитель с положительной ЛС-обратной связью. [c.191]

    Применение триодов разной проводимости на выходе генератора прямоугольных импульсов позволяет использовать как отрицательные, так и положительные импульсы. Полная схема такого прибора приведена на рис. VI.14. Принцип его работы аналогичен описанному. Прибор имеет 4 диапазона измерений 0—100 пф  [c.193]

    Для практических измерений можно использовать аппаратуру, описанную в [1] с небольшими изменениями в оптической части подсветка — от лампы накаливания с тепловым фильтром, световой сигнал из монохроматора со специальным механическим прерывателем или от газоразрядной лампочки, питаемой от генератора прямоугольных импульсов. Частота светового сигнала /=10 —10 гц. [c.238]

    Потенциометрический контур содержит потенциометр типа Р-307 для измерения потенциала исследуемого электрода и осциллограф с усилителем постоянного тока (типа С8-1) для записи кривых Е — t. Осциллограф должен иметь устройство для подачи задержанного относительно начала развертки импульса, которым запускается генератор прямоугольных импульсов, и фотоприставку для фотографирования с экрана осциллографа. [c.93]

    Гц — генератор прямоугольных импульсов Г5-6А. [c.15]

    Схема с полевыми транзисторами имеет в частности то преимущество, что выключатель, в противоположность тиристорным нли тиратронным схемам, в определенный момент времени может быть снова разомкнут. Можно, например, после по-> тупления эхо-сигналов снова сделать излучатель (передатчик) высокоомным. Имеется также возможность повысить к.п.д. схемы, если отключать излучатель точно в тот момент, когда ко- лебательный элемент заканчивает первую половину волны своего механического колебания ( Square Wave Puiser — генератор прямоугольных импульсов). Благодаря этому удается избежать того, что схема излучателя снова отнимает энергию от колебательного элемента во время последующих периодов колебания. [c.207]

    Следовательно, при поляризации переменным током часть его /р, пропорциональная мс, представляет ток перезаряжения двойного слоя. Другая часть тока (фарадеевский ток) /ф, пропорциональная Мг, характеризует скорость электрохимической реакции. Отношение I/1ф — значений потенциала электрода, поляризующего тока и угла сдвига фаз дает возможность рассчитать доли емкостного и электрохимического токов. Рассматривая последний ток, можно сделать заключения о характере самих электродных процессов. В общем случае емкость и сопротивление электрода зависят от потенциала, поэтому появляются искажения синусоидальной кривой, что затрудняет применение этого метода к изучению электрохимических реакций. Применением прямоугольного переменного тока удается снизить влияние тока перезаряжения двойного слоя. При подаче на электрод единичного прямоугольного импульса тока (рис. 127) скорость заряжения определяется емкостью двойного слоя с и сопротивлением электрической цепи г. Если внутреннее сопротивление электролитической ячейки мало, а генератор прямоугольных импульсов имеет низкое выходное сопротивление, то в силу малой величины постоянной времени цепи (т = гс) электрод будет заряжаться за время т = 5т . Следовательно, через время т все изменения потенциала электрода и силы поляризу-228 [c.228]

    Разновидностью г.отенциостатического метода является циклический потенциостатический метод, в котором потенциал электрода меняется так, как это показано на рис. 21, а. Здесь измененне постоянной составляющей напряжения достигается с помощью генератора прямоугольных импульсов (рис. 21,6). Напряжение этого генератора является программирующей составляющей потенциостата, с которого снимается пропускаемый через ячейку ток. Ток меняется так, что разность потенциалов между электродом сравнения и исследуемым электродом становится равной напряжению, поступающему от генератора. Так как границы применения потенциостатов зависят от коэффициентов усиления постоянного тока, то, если, например, усилитель имеет коэффициент усиления порядка 2000, удается определить константу скорости электродной реакции Кр до 10 см/с. при этом можно проверить выполнение нотенциостатического условия с помощью внешнего сопротив.чения. Наиболее часто циклические потенциостатические измерения применяют для изучения кинетики окислительно-восстановительных реакций. В общем же случае величина поляризующего тока при постоянном потенциале исследуемого электрода может изменяться в зависимости от концентрации реагентов в приэлектродном слое, адсорбции ПАВ на электродах, от материала и размеров электрода. Все это в одинаковой степени характерно и для капельного и для твердых электродов. [c.43]

    Циклический гальваностатический метод позволяет определять значения /Ср 10 см сек, т. е, на порядок превосходящие величины, определяемые одноимпульс-ными потенциостатическим и гальваностатическим методами. Аппаратура циклического гальваностатического метода аналогична аппаратуре обычного гальваностатического метода, только генератор постоянных импульсов здесь заменяют генератором прямоугольных импульсов. [c.316]

    Калло и Скей [6] сконструировали статическую микрореакци-онную систему (рис. 2-4), в которой используется твердый катализатор насос рециркуляции, управляемый генератором прямоугольных импульсов, обеспечивает принудительную циркуляцию газообразных реагентов в этой системе с регулируемой скоростью до 1000 мл/мин. Б своей работе Калло и Скей привели описание технических деталей этого насоса. [c.26]


Генератор импульсов прямоугольной формы Г5-99 — Нижегородское научно-производственное объединение имени М. В. Фрунзе

НАЗНАЧЕНИЕ

Генератор импульсов прямоугольной формы микросекундного диапазона Г5-99 является лабораторным измерительным прибором и обеспечивает на внешней нагрузке (50±1) Ом формирование одинарных или парных прямоугольных импульсов периодической последовательности положительной или отрицательной полярности с изменяемыми временными и амплитудными параметрами.
Генератор Г5-99 одноканальный прецизионный по периоду повторения.

Генератор предназначен для регулировки,  испытания и поверки импульсной и другой радиоэлектронной аппаратуры и может быть использован в радиолокации, измерительной технике, связи.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Показатели

Величины

Длительность основных одинарных или парных импульсов

20 нс – 50 мс

Амплитуда основных импульсов на внешней нагрузке с сопротивлением (50 ± 1) Ом

0,5 — 50 В

Период повторения основных одинарных импульсов

0,5 мкс – 10 с

Временной сдвиг основного одинарного импульса относительно синхроимпульса

0 — 5 с

Длительность фронта основного импульса

? 10 нс

Длительность среза основного импульса

? 20 нс

Минимальная скважность основных одинарных импульсов

? 20

Режим запуска

— внутренний
— внешний
— разовый механический

Режим работы

— одинарных импульсов
— парных импульсов

Два синхроимпульса V0 ,  V1

 

Основные погрешности:

Длительности основных импульсов при:           
? = 100 нс – 50 мс                                       
? = 20 нс – 99 нс
где ? – длительность основных импульсов                                           

±(0,03? + 6 нс)
±(0,1? + 10 нс)

Амплитуды  основных импульсов                                      

±0,1 А

Периода повторения                           

не более ±1? 10-6Т

Временного сдвига

±(3?10-6D + 10 нс)

Средняя наработка на отказ

не менее 10000 ч

Диапазон рабочих температур

от 5°С до 40°С

Питание от сети переменного тока

220 В, 50 Гц

Потребляемая мощность

не более 130 В?А

Габаритные размеры

327х320х173 мм

Масса

8,1 кг


* Производство — Филиал Курский завод «Маяк» Принципиальная схема

и ее преимущества

Майкл Фарадей (22 сентября 1971 — 25 августа 1867) — отец генератора. Генератор прямоугольных сигналов — это один из типов генераторов, используемых для генерации сигналов квадратной формы. Для создания этого генератора используются инверторы с триггером Шмитта, такие как TTL. Этот генератор используется в обработке сигналов и в электронике. Существуют разные типы генераторов разных размеров, в том числе генератор прямоугольных импульсов одного типа.В этой статье обсуждается обзор генератора прямоугольных импульсов, который включает его определение, принципиальную схему и определение периода времени и частоты.


Что такое генератор прямоугольных импульсов?

Генератор прямоугольных импульсов определяется как осциллятор, который дает выходной сигнал без каких-либо входных данных, без каких-либо входных данных в том смысле, что мы должны подавать входные данные в течение нуля секунд, что означает, что это должен быть импульсный входной сигнал. Этот генератор используется в цифровой обработке сигналов и электронных приложениях.Генератор прямоугольных импульсов также известен как нестабильный мультивибратор или автономный, а частота генератора прямоугольных импульсов не зависит от выходного напряжения. Принципиальная принципиальная схема и работа генератора прямоугольных импульсов объясняются ниже.

Цепь генератора прямоугольных импульсов

Для разработки генератора прямоугольных импульсов нам понадобятся конденсатор, резистор, операционный усилитель и блок питания. Конденсатор и резистор подключены к инвертирующему выводу операционного усилителя, а резисторы R 1 и R 2 подключены к неинвертирующему выводу операционного усилителя.Принципиальная схема генератора прямоугольных импульсов с использованием операционного усилителя приведена ниже

. Схема генератора прямоугольных импульсов с использованием операционного усилителя

Если мы заставим выход переключаться между положительным напряжением насыщения и отрицательным напряжением насыщения на выходе операционного усилителя, мы можем получить прямоугольную волну в качестве выходной волны. В идеале без каких-либо входных данных выход должен быть равен нулю, он выражается как

.

В вых (выходное напряжение) = 0 В, когда В в (входное напряжение) = 0 В

Но практически мы получаем ненулевой вывод, который выражается как

В 0ut ≠ 0

Резисторы R 1 и R 2 образуют цепь делителя напряжения.Если начальное выходное напряжение отлично от нуля, мы получаем напряжение на V b. Таким образом, мы получаем положительный вход на неинвертирующем выводе и инвертирующем выводе, затем выходной сигнал усиливается своим коэффициентом усиления и достигает максимального выходного напряжения, таким образом, мы получаем половину прямоугольной волны, как показано на рисунке (а).

Волновые формы прямоугольной волны

Конденсатор начинает заряжаться, когда у нас есть ненулевой вход на инвертирующем выводе. Он будет непрерывно заряжаться до тех пор, пока его напряжение не превысит V b .Как только V c больше, чем V b (V c > V b ). Инвертирующий вход становится больше, чем неинвертирующий вход, и, следовательно, выход операционного усилителя переключается на отрицательное напряжение и усиливается до (–V out ) макс. Таким образом, получится отрицательная половина прямоугольной волны, как показано на рисунке (b). Это применение операционного усилителя в качестве генератора прямоугольных импульсов.

Период времени и частота генератора прямоугольных импульсов

На рисунке цепь генератора прямоугольных импульсов V 2 — это напряжение на конденсаторе, а V 1 — узловое напряжение на положительной клемме.Ток через операционный усилитель равен нулю из-за идеальных характеристик операционного усилителя. Рассмотрим уравнения узлов из принципиальной схемы.

В 1 – В 0 / Р 2 + В 1 / Р 1 = 0

V 1 [1 / R 2 + 1 / R 1 ] = V 0 / R 2

V 1 [R 1 + R 2 / R 1 R 2 ] = V 0 / R 2

В 1 (α) = В 0 ………… экв (1)

Возьмем

α= R 1 + R 2 / R 1 = 1+ R 2 / R 1 >1

следовательно, α>1 и V 0 >1

Когда В 0 = + В сб

В 1 = В 0 / α= + В насыщ. / α= + В 1

Когда В 0 = -В сб

В 1 = – В насыщ / α= -В 1

Напряжение V 1 имеет только две возможности + V 1 и – V 1 , поэтому всякий раз, когда V 0 изменяется, V 1 также изменяется.Теперь посмотрим, как изменится V 2 . Напряжение V 2 будет зарядкой и разрядкой, если мы составим уравнение узла, здесь ток через конденсатор равен току.

C d/dt (0-V 2 ) = V 2 – V 0 / R

-C d V 2 /dt = V 2 – V 0 / R

d V 2 / V 0 – V 2 = dt / RC

Если мы решим приведенное выше уравнение, то получим

0 V2 D (V 2 / V 0 -V 2 ) = ∫ 0 T DT / RC

Первоначально мы должны предположить, что напряжение на конденсаторе равно нулю

-log (V 0 – V 2 ) = t / RC + K

log (V 0 – V 2 ) = -t / RC + K

V 0 – V 2 = K e -t/RC   …………    eq (2)

Подставив t=0, V 2 = 0 в приведенное выше уравнение, получим

К = В 0   …………………………… экв (3)

Где e 0 = 1

Подставьте уравнение (3) в уравнение (2), чтобы получить

.

В 0 – В 2 = К е -t/RC

 В 2 = В 0 – В 0 e -t/RC

В 2 = В 0 [1-e -t/RC ]

Применение начальных условий к приведенному выше уравнению

Стадия 1: Пусть V 2 = 0, V 0 = +V sat

                  В ступени-1 напряжение В 2 зарядка до + В 1

Стадия 2: Пусть V 2 = 0, V 0 = -V sat

              Во 2-й ступени напряжение В 2 разряжается до -В 1

[ лог (V0 + V1 / V0 – V1)] = 1/RC [T/2]

[ log (αV 1 +V 2 / αV 1 – V 1 )] = 1/RC [T/2]………………eq(4)

Подставьте уравнение (1) в уравнение (4), чтобы получить

.

log [V 1 (α + 1) / V 1 (α – 1)] = [T/2 RC]

Журнал [(R 1 + R 2 / R 1 ) +1) / ((R 1 + R 2 / R 1 ) -1)] = Т/2 RC

log[R 1 +R 2 + R 1 / R 1 + R 2 – R 1 ] = 9 T/0/2

log[2R 1 +R 2 / R 2 ] = T/2 RC

T = 2 RC log[2R 1 +R 2 / R 2 ]……… экв (5)

f = 1 / T

  = 1/2 RC log[2R 1 +R 2 / R 2 ] ……… экв (6)

Уравнения (5) и (6) представляют собой период времени и частоту генератора прямоугольных импульсов

Цепь функционального генератора

Функциональный генератор — это тип инструмента, который используется для генерации различных типов сигналов, таких как синусоидальные сигналы, треугольные сигналы, прямоугольные сигналы, пилообразные сигналы, прямоугольные сигналы, и эти различные типы сигналов имеют разные частоты, и они могут генерироваться с помощью с помощью инструмента, называемого генератором функций.Частоты этих сигналов могут быть отрегулированы от долей герц до нескольких сотен килогерц, и этот генератор может генерировать различные формы сигналов одновременно в различных приложениях. Принципиальная схема функционального генератора на LM1458 показана ниже

. схема-генератора-функции

Операционный усилитель LM1458 является операционным усилителем двойного назначения, а цепь смещения и линии питания этих двойных операционных усилителей являются общими.Четыре интегральные схемы в схеме функционального генератора — это IC 1a, IC 1b, IC 2a и IC 2b. Интегральная схема IC 1a подключена как нестабильный мультивибратор, интегральная схема IC 1b подключена как интегратор, а IC 2a также подключена как интегратор.

Топ-10 лучших генераторов функций в 2020 году: GM Instek SFG-1013 DOS, генератор функций DIY KIT от JYE Tech FG085, ATTEN ATF20B DDS, генератор функций Rigol DGI02220 МГц со вторым каналом, генератор функций Eisco Labs — от 1 кГц до 100 кГц, Генератор функций B&K Precision 4011A, портативный генератор цифровых функций JYETech 08503, генератор функций произвольной формы Tektronix AFG1062, генератор функций произвольной формы Keithley 3390 и генератор функций/сигналов произвольной формы Rigol DG1062Z.

Преимущества

Преимущества генератора прямоугольных импульсов

  • Простой
  • Простота обслуживания
  • Дешево

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое прямоугольные волны?

Прямоугольные волны представляют собой сетки квадратной формы, которые формируются на поверхности океана, и эти волны также известны как поперечные волны или поперечные морские волны.

2). Какие бывают генераторы сигналов?

Типы генераторов сигналов: генератор частоты, генератор сигналов произвольной формы, генератор микроволн и радиочастотных функций, генератор основного тона и генератор цифровых шаблонов.

3). Какие бывают схемы мультивибраторов?

Существует три типа схем мультивибратора: схема моностабильного мультивибратора, схема нестабильного мультивибратора и схема бистабильного мультивибратора.

4). Что такое функциональный генератор?

Функциональный генератор — это оборудование или устройство, используемое для генерации электрических сигналов в широком диапазоне частот. Сигналы, генерируемые генератором функций, представляют собой треугольную волну, прямоугольную волну, синусоидальную волну и пилообразную волну.

5). Чем опасны прямоугольные волны?

Прямоугольные волны могут быть умопомрачительными и привлекательными, но на самом деле они опасны для пловцов и лодок. Когда два набора волновых систем сталкиваются друг с другом, это приводит к форме или волновым узорам, которые выглядят как квадраты через океан.

В этой статье обсуждаются преимущества генератора прямоугольных импульсов, принципиальные схемы генератора прямоугольных импульсов и функционального генератора. Вот вопрос к вам, какой генератор прямоугольных импульсов лучше?

Схема генератора прямоугольных импульсов на ИС операционного усилителя 741

В этом уроке мы познакомимся со схемой генератора прямоугольных импульсов на операционном усилителе IC 741.Операционный усилитель может быть сконфигурирован для генерации треугольной формы волны.


Обзор

Операционный усилитель 741 IC является одним из самых популярных и универсальных операционных усилителей и может использоваться во многих приложениях, включая компаратор, усилитель генератора волн и т. д.

Генератор прямоугольных импульсов представляет собой электронную схему, генерирующую прямоугольные импульсы. Генератор прямоугольных сигналов на основе операционного усилителя представляет собой простую схему, которая широко используется в функциональных генераторах.Схема генератора прямоугольных импульсов разработана с использованием операционного усилителя 741.


Список материалов

Ниже перечислены компоненты, необходимые для практического изучения этого руководства.

С.Н. Компоненты Описание Количество
1 Резистор 10 кОм 2
2 Резистор 12 кОм 1
3 Конденсатор 1 мкФ, 16 В (электролитический конденсатор) 1
4 ИС операционного усилителя LM741
1

ИС операционного усилителя LM741

LM741 — это микросхема операционного усилителя с множеством функций.IC доступен во многих различных упаковках. Количество транзисторов, используемых во внутренней схеме ИС, равно 20. ИС может использоваться в широком диапазоне аналоговых проектов.

Такие характеристики, как высокий коэффициент усиления, низкое потребление тока и широкий диапазон напряжений питания, делают его идеальным для использования в схемах с батарейным питанием. Кроме того, ИС также защищена от перегрузки с обеих сторон, т. е. входа и выхода, эта функция защищает внутреннюю схему ИС от повреждения при перегрузке.

Проверьте листы данных IC LM741


Схема генератора прямоугольных импульсов

Схема генератора прямоугольных импульсов на операционном усилителе показана на рисунке ниже.Один конденсатор подключается к инвертирующему выводу операционного усилителя с одним контактом, соединенным с землей, резистор для зарядки и разрядки конденсатора также подключается к инвертирующему выводу к выходу.

Один делитель напряжения состоит из двух резисторов и подключается к выходу и земле на неинвертирующем выводе.


Работа генератора прямоугольных импульсов с использованием операционного усилителя 741

Предположим, что напряжение на инвертирующем выводе равно V2, что равно напряжению на конденсаторе.Также предположим, что напряжение на неинвертирующем выводе равно V1. Разница напряжений между неинвертирующей и инвертирующей клеммами называется дифференциальным входным напряжением и определяется Vin.

В исходном состоянии, когда конденсатор полностью разряжен, напряжение на инвертирующем выводе будет равно нулю, т.е. V2 = 0 В

Следовательно, входное дифференциальное напряжение (Vin) = V1-V2 = V1-0 = V1

Когда Vin положительный, выход также положительный, в этом случае конденсатор начинает заряжаться через резистор R2 до положительного напряжения насыщения, пока V1 = V2.

Когда напряжение на конденсаторе увеличивается немного больше, чем дифференциальное напряжение V1.
Отрицательный Vin = V1-V2 (V2>V1)

Затем выход будет переключен с положительного напряжения насыщения на отрицательное напряжение насыщения. В этом случае конденсатор начинает разряжаться через резистор R2, потому что V2 становится больше, чем Vвых. Опять же, после достижения V2 немного меньше, чем V1, выход снова переключится на положительное напряжение насыщения. Этот процесс повторяется снова и снова, в результате чего генерируется прямоугольная волна.


Моделирование цепи

Схема может быть смоделирована с помощью программного обеспечения Proteus. Смоделированная схема ниже дает идеальный выходной сигнал на осциллографе. Вы можете изменить значение резисторов, чтобы наблюдать за изменением формы сигнала.


Вы также можете проверить этот пост: Схема генератора треугольных волн с ИС операционного усилителя 741

Генератор прямоугольных сигналов — Все промышленные производители

5 компании | 21 продукты

{{#pushProductsPlacement4.длина}} {{#each pushProductsPlacement4}} {{#if product.activeRequestButton}}

{{requestButtonContactLabel}}

{{/если}}

{{product.productLabel}}

{{продукт.модель}}

{{#каждый продукт.спецдата:i}} {{имя}} : {{значение}} {{#i!=(product.specData.length-1)}}
{{/конец}} {{/каждый}}

{{{product.idpText}}}

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

{{productPushLabel}}

{{#если товар.новый продукт}} {{/если}} {{#if product.hasVideo}} {{/если}} {{/каждый}} {{/pushProductsPlacement4.length}} {{#pushProductsPlacement5.length}} {{#каждое отправленноеПродуктыРазмещение5}} {{#if product.activeRequestButton}}

{{requestButtonContactLabel}}

{{/если}}

{{продукт.метка продукта}}

{{продукт.модель}}

{{#каждый продукт.specData:i}} {{имя}} : {{значение}} {{#i!=(product.specData.length-1)}}
{{/конец}} {{/каждый}}

{{{product.idpText}}}

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

{{productPushLabel}}

{{#если товар.новый продукт}} {{/если}} {{#if product.hasVideo}} {{/если}} {{/каждый}} {{/pushProductsPlacement5.length}}

Контакт

… универсальная функция развертки генераторы , разработанные с использованием архитектуры двойной технологии, сочетающей прямой цифровой синтез (DDS) и генератор прямоугольной волны с низким джиттером .Эти приборы генерируют …

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
B&K Precision

Контакт

Двухканальные генераторы сигналов произвольной формы/функции серии 4060 Генераторы способны генерировать стабильные и точные синусоидальные, квадратные , треугольные, импульсные и произвольные сигналы.С легко читаемым цветным дисплеем …

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
B&K Precision

Контакт

функциональный генератор

Серия 4050B

Двухканальные генераторы сигналов произвольной формы/функции серии 4050B способны генерировать стабильные и точные синусоидальные, квадратные , треугольные, импульсные и произвольные сигналы.С легко читаемым цветным дисплеем …

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
B&K Precision

Контакт

Генератор сигналов произвольной формы

4047Б

… с малой амплитудой выходного сигнала (например, 10 мВ). Двойная архитектура 4047B, обычно встречающаяся только в более дорогих генераторах , обеспечивает все преимущества DDS и истинного точечного произвольного …

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
B&K Precision

Контакт

0.от 2 Гц до 20 МГц Синусоидальный, квадратный , треугольный, импульсный и пилообразный выход Грубая и точная настройка AM- и FM-модуляция Пакетная операция Внешний частотомер до 30 МГц Линейная и логарифмическая развертка Переменная…

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
B&K Precision

Контакт

… функция развертки генератор с возможностями произвольной формы сигнала. Прибор генерирует синусоидальные и прямоугольные сигналы с частотой до 20 МГц, треугольные/линейные сигналы с частотой до 2 МГц и сигналы произвольной формы (12 бит, 50 …

).

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
B&K Precision

Контакт

… универсальные генераторы с функцией развертки , разработанные с использованием архитектуры двойной технологии, сочетающей прямой цифровой синтез (DDS) и генератор прямоугольных волн с низким джиттером . Эти приборы генерируют …

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
B&K Precision

Контакт

Модели 4007B и 4013B представляют собой универсальные генераторы с функцией свипирования , использующие усовершенствованную конструкцию прямого цифрового синтеза (DDS).Эти приборы генерируют синусоидальные, квадратные и треугольные сигналы с высоким сигналом

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
B&K Precision

Контакт

функциональный генератор

4005ДДС

… Прецизионная модель 4005DDS представляет собой универсальный генератор функции DDS (прямой цифровой синтез) 5 МГц с 4-разрядным дисплеем. Прибор генерирует синусоидальные, треугольные и квадратные сигналы в диапазоне 1 …

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
B&K Precision

Контакт

• — 0.от 1 Гц до 10 МГц • — Синусоидальный, квадратный , треугольный, импульсный и пилообразный выход • — Грубая и точная настройка • — 5-разрядный светодиодный дисплей • — Линейная и логарифмическая развертка • — Переменный рабочий цикл • — Переменное смещение постоянного тока • — сертифицирован cUL

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
B&K Precision

Контакт

функциональный генератор

ХМФ2525, ХМФ2550

… 10 МГц) через разъем BNC — Генератор сигналов произвольной формы : 250 млн отсчетов/с, 14 бит, 256 тыс. точек — Программное обеспечение для ПК (бесплатно) для простого создания пользовательских сигналов — Осциллографический сигнал

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

См. другие продукты
Rohde Schwarz

Контакт

функциональный генератор

ХМ8030

… Факты Диапазон частот: от 50 мГц до 10 МГц; выходное напряжение: до 10 В pp (на 50 Ом) Формы сигналов: синусоида, треугольник, квадрат , волна , импульс, постоянный ток Коэффициент искажения:

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

См. другие продукты
Rohde Schwarz

Контакт

Генератор сигналов произвольной формы

СДГ6000С

… устранить слабые места, присущие традиционным генераторам DDS при генерации сигналов произвольной формы, квадратных и импульсных сигналов. Кроме того, SDG6000X представляет собой многофункциональное устройство, способное генерировать сигналы Noise, IQ

.

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Посмотреть другие продукты
Siglent Technologies Co., ООО

Контакт

Генератор сигналов произвольной формы

СДГ1000Х

… сигналов, а специальный генератор Square способен генерировать Square сигналов частотой до 60 МГц с низким джиттером.Благодаря этим преимуществам SDG1000X может предоставить пользователям …

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

См. другие продукты
Siglent Technologies Co., Ltd

Контакт

Генератор сигналов произвольной формы

СГ 2101

Синусоидальный, квадратный и треугольный сигнал сигналов с регулируемым рабочим циклом Амплитуда +/-20 Впик-пик, смещение +/- 10 В пост. тока (в разомкнутой цепи) Один фиксированный аттенюатор 20 дБ Время нарастания 100 нс и 25 нс…

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

См. другие продукты
МУЛЬТИМЕТРИКС

Контакт

Генератор сигналов произвольной формы

СГ 2102

Частотомер с автоматическим диапазоном до 50 МГц 6-разрядный зеленый светодиодный индикатор частоты Синусоидальный, квадратный и треугольный сигналы сигналов с регулируемым рабочим циклом Амплитуда +/-10 Впик-пик, смещение …

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

См. другие продукты
МУЛЬТИМЕТРИКС

Контакт

генератор прямоугольных сигналов

0.5 Гц — 60 кГц | 40А

Генерация квадратных волн От 0,5 Гц до 60 кГц с шагом 40. Амплитуда от мВ до 15 В размах. Выход на основе нуля и пересечения нуля Соответствует входам устройств частотного ввода. Чрезвычайно точный ±8 частей на миллион (0,0008 % настройки). Длинный…

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

РАССКАЖИТЕ НАМ, ЧТО ВЫ ДУМАЕТЕ

Ваш ответ принят к сведению.Спасибо за помощь.

Подпишитесь на нашу рассылку

Спасибо за подписку

Возникла проблема с вашим запросом

Неверный адрес электронной почты

Получать обновления в этом разделе каждые две недели.

Подробную информацию о том, как DirectIndustry обрабатывает ваши личные данные, см. в нашей Политике конфиденциальности.

Средний балл: 3.5/5 (12 голосов)

С DirectIndustry вы можете: Найти нужный продукт, субподрядчика или поставщика услуг | Найдите ближайшего дистрибьютора или торгового посредника| Свяжитесь с производителем, чтобы получить предложение или цену | Изучите характеристики продуктов и технические характеристики основных брендов | Просмотр каталогов в формате PDF и другой онлайн-документации

Генератор прямоугольных импульсов с использованием логических вентилей

Gadgetronicx > Электроника > Электрические схемы и схемы > Схемы генератора > Генератор прямоугольных импульсов с использованием логических вентилей